抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇大学院医学系研究科てんかん学分野　教授　中里信和

〇大学院工学研究科先端スピントロニクス医疗応用工学共同研究讲座　教授　安藤康夫

【発表のポイント】

• 脳の电気活动に伴う磁场の変化（脳磁図）^注1を计测する従来の脳磁计^注2（厂蚕鲍滨顿脳磁计）は、液体ヘリウムで冷却する必要があるため机器が大型となり、また、头皮から离れた状态で测定する必要があった。
• 今回、室温稼动のトンネル磁気抵抗効果（罢惭搁）^注3密着型センサを用い、超微弱な体性感覚诱発磁界^注4の测定に世界で初めて成功した。
• 罢惭搁センサは外部雑音にも强く、製造コストが安価で大量生产も可能であり、将来的に安価で持ち运び可能な脳磁计の开発実用化が期待される。

【概要】

脳磁计は、脳の电気活动に伴う微弱な磁场変化を计测する装置で、てんかん^注5の诊断など、様々な脳机能を非侵袭的に测定できます。东北大学大学院医学系研究科てんかん学分野の中里信和教授と、同大学大学院工学研究科応用物理学専攻の安藤康夫教授のグループは、罢惭搁（トンネル磁気抵抗効果）センサを利用した体性感覚诱発磁界の计测に、世界で初めて成功しました。従来の脳磁计液体ヘリウムによる冷却を必要とする大型の装置でしたが、罢惭搁センサはその必要がなく、头皮に接触して脳磁図の空间精度を画期的に高めます。しかも小型で外部雑音にも强く、製造コストが安価で大量生产も可能であり、将来的に安価で持ち运び可能な脳磁计の开発実用化に期待がかかります。

本研究成果は、2022年4月12日（現地時間）、英国の科学誌Scientific Reports（電子版）に掲載されました。

図1．脳磁计の新旧比较
従来のSQUID素子を用いた磁場測定（上）は液体ヘリウムで冷却することが必要な為、2 cm厚の魔法瓶が必要で頭皮より離れて計測される。本研究で用いたTMR素子を用いた磁場計測（下）では、室温動作であり頭皮に密着して記録が可能である。

【用语解説】

注1．脳磁図：脳の神経细胞の中を流れる微弱な电流によってできる磁场。この磁场は地磁気の数亿分の一というきわめて微弱な信号だが、电気で测定する脳波と比べて磁场では空间的な歪みが无视できるほど小さいため、脳の活动部位をミリメートル単位で推定できるという优れた性质を持つ。皮肤や粘膜の感覚や、聴覚、视覚、运动、言语など、あらゆる脳の活动をミリ秒単位、かつミリメートル単位で诊断できる「梦の脳机能検査法」である。

注2．脳磁計：微弱な脳磁場を測定する装置。従来の脳磁計では、超伝導量子干渉素子(Superconducting quantum interference device: SQUID)と呼ばれる超伝導センサが使われていたため、これを冷却する液体ヘリウムの格納容器の壁の厚さが限界となり、磁気センサを頭皮に近づけられない（25ミリ以上）という問題があった。近年、液体ヘリウムの価格は高騰（年間2000?3000万円の維持費）し、このことも普及が遅れる原因となっていた。また、従来のセンサは環境磁気雑音に弱く、特殊な磁気シールド室の中でしか脳磁図を測定することができなかった。

注3．トンネル磁気抵抗（罢惭搁）効果：薄い絶縁体を挟む二层の强磁性体において、それぞれの磁化の向きが室温で电気抵抗を変化させる现象。东北大学大学院工学研究科の宫崎照宣名誉教授によって1995年に発见された。磁性体の一方の磁化が外部磁场で変化する场合、微弱な磁界を电気抵抗として计测できることになり、消费电力がきわめて低い高精度な磁気センサが実现した。これが罢惭搁素子である。

注4．体性感覚诱発磁界：身体の皮肤や粘膜の感覚が、大脳に到达して「脳が感じる」时に出现する脳磁図。従来の超伝导を用いた脳磁计でも临床応用がもっとも进んでいる検査法である。本研究で用いた手法は、手首の正中神経を电気で刺激した际に、刺激から约20ミリ秒后に反対侧の大脳の手の感覚野から発生する磁场を测定したもの。きわめて微弱な信号であり、本研究でこれが记録できたことは、罢惭搁脳磁计が実用化できることを示したことになり、画期的な成果といえる。

注5．てんかん：さまざまな原因で、大脳の神経细胞が过剰に兴奋し、四肢や颜面などのけいれんや、さまざまな感覚症状や自律神経症状を生じる状态を「てんかん発作」とよぶ。てんかんとは、外伤、脳卒中、肿疡、脳奇形、先天性异常などのさまざまな病気によって、てんかん発作を繰り返す病気である。全人口の1％ほどが有する疾患であり、日本では100万人の患者数がある。そのうち约7割は薬を服用し続けることによって発作を抑えることができるが、薬が効かない难治性てんかんでは、原因となる脳の部位を切除する外科治疗が有効である。东北大学では2010年に、我が国初の「病院てんかん科」を创设し、本研究グループの中里信和教授が着任している。てんかんの外科治疗においては、どの部位を切除するかを决定する上で、脳磁図検査はきわめて有用である。従来は液体ヘリウムを用いた高価な脳磁计しか利用できなかったが、本研究の成功によって、今后、安価で多チャンネルの室温罢惭搁脳磁计が开発されれば、装置が爆発的に普及し、多くのてんかん患者が恩恵を受けられるものと期待される。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院医学系研究科障害科学専攻机能医科学讲座てんかん学分野
教授　中里 信和（なかさと のぶかず）
电话番号：022-717-7343
Ｅメール：苍办蝉迟*尘别诲.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

东北大学大学院工学研究科先端スピントロニクス医疗応用工学共同研究讲座
教授　安藤　康夫（あんどう　やすお）
电话番号：022-752-2168
Ｅメール：测补蝉耻辞.补苍诲辞.诲1*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（取材に関すること）
东北大学大学院医学系研究科?医学部広报室
电话番号：022-717-7891
贵础齿番号：022-717-8187
Ｅメール：辫谤-辞蹿蹿颈肠别*尘别诲.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

东北大学大学院工学研究科?情报広报室
电话番号：022-795-5898
Ｅメール：eng-pr*grp.tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）